Организация и экономика строительного производства - Белоликов В.Т., Бондарь А.М., Птухина И.С

На рис. 10 показан календаризированный график в предположении, что производство осуществляется непрерывно, а выходные дни работникам предоставляются по скользящему графику. Но многие виды производств организуются с общевыходными днями, поэтому при календаризации графиков следует учитывать количество рабочих дней в неделе и в месяце. Детализированные частые и первичные графики при календаризации их привязываются к конкретным месяцам того или иного года и реальным выходным дням месяца.

Основные понятия об оптимизации сетевых графиков

Выполнение любой реальной работы требует расхода ресурсов: времени , рабочей силы, механизмов, материалов, денег и др. Количество же их на строительстве может быть ограниченным по тем или иным причинам. Ограниченность ресурсов часто приводит к тому, что время выполнения отдельных работ приходится увеличивать. В отдельных случаях это приводит к увеличению продолжительности критического пути и к изменению его направления.

Возникают следующие задачи оптимального использования конкретных наличных или возможных ресурсов:

- определение срока выполнения отдельных работ и всего комплекса их, обеспечивающих минимальный расход какого-либо ресурса;

-распределение отдельных ресурсов по работам, приводящее к наименьшему времени выполнения отдельных работ, комплексов их и всего графика;

-распределение ресурсов по работам, обеспечивающее наименьший или наиболее равномерный расход их при заданном сроке выполнения всего графика.

Математическое решение задач оптимизации часто сложно, а во многих случаях не имеет еще точного решения. Поэтому в практике

оптимизации ресурсов часто используются приближенные способы как аналитические, так и графические.

Все ресурсы можно разбить на две группы:

- накапливающиеся со временем (материалы, детали, конструкции и

др.);

- не накапливающиеся (рабочие, строительные машины и механизмы, полуфабрикаты и материалы с ограниченным временем хранения и т.п.).

В последующих параграфах будут рассмотрены пути оптимизации критического пути и некоторые способы оптимизации отдельных не накапливающихся и накапливающихся ресурсов.

Сокращение критического пути

При неограниченных ресурсах оптимальным временем выполнения всей программы, охватываемой данным сетевым графиком, очевидно, будет время, позволяющее получить наименьшую стоимость выполнения всего комплекса работ.

Принципиальная зависимость С = f (T) изображена на рис. 11. Однако такого рода графики надо строить сначала для каждой отдельной работы, а затем уже на весь их комплекс. Это приводит к необходимости проектирования большого количества вариантов технологии и организации различных видов работ, организации всего производства в целом и соответствующих расчетов, которые нелегко выполнить даже при наличии современной вычислительной техники. Поэтому обычно продолжительности работ определяют каким-либо детерминированным или вероятностным способом и на основании их рассчитывают общую продолжительность выполнения всего графика Ткр .

Полученное Ткр сравнивают с установленным плановым

(директивным) сроком Тд, и если Ткр > Тд , то полученная в результате

расчета продолжительность критического пути должна быть сокращена до плановой. Делается это путем соответствующего уменьшения времени выполнения отдельных работ, лежащих на критическом пути. Существуют следующие способы сокращения продолжительности работ:

1.Увеличение количества механизмов и рабочих при ранее принятой технологии и сменности работ за счет работ, не лежащих на критическом пути, когда это позволяет тип механизмов и квалификация рабочих (такое решение не требует увеличения ресурсов строительства); или за счет резервов предприятия или внешней помощи. Это требует увеличения количества рабочих на строительстве и, как правило, удорожает работы.

2.Увеличение сменности, при этом количество механизмов не увеличивается, но растет численность рабочих на строительстве, что может привести к удорожанию работ.

3.Ведение более совмещенного выполнения разных видов работ при сохранении намеченной ранее технологии, что в ряде случаев может потребовать увеличения ресурсов.

4.Пересмотр технологической последовательности выполнения работ

ипоследовательности выполнения работ и последовательности возведения отдельных объектов в рамках принятых способов работ, что обычно вызывает

необходимость увеличения ресурсов.

5.Замена принятой технологии на более производительную, которая позволяет выполнить работы быстрее (например, замена экскаваторной разработки грунтов на гидромеханизированную, порционной подачи бетонной смеси на непрерывную и т.д.).

6.Изменение конструкции и типов сооружений на более индустриальные (например, замена монолитных бетонных конструкций сборными, замена железобетонных конструкций металлическими и т.д.). Это требует изменения проектных решений сооружений, а также технологии и организации работ.

При сокращении продолжительности работ критического пути следует все время следить за подкритическими путями, которые могут стать больше сокращенного критического пути и занять его место. В этом случае возникает необходимость соответствующего сокращения продолжительности работ и подкритических путей.

Уменьшение продолжительности отдельных работ критического и подкритических путей следует начинать с более ранних и лишь затем последовательно переходить к более поздним работам. Это нужно для того, чтобы не исчерпать возможностей дальнейшего сокращения этих путей. Такая необходимость часто может возникнуть в ходе выполнения графика, когда по каким-либо причинам произойдет увеличение продолжительности некоторых работ, лежащих на критическом пути, и потребуется сокращение времени выполнения последующих работ.

Одной из главных задач управления производством при помощи сетевых графиков является:

-повседневный контроль за соблюдением сроков выполнения работ критического пути:

-предотвращение удлинения этих сроков;

-в случае необходимости нахождение способов сокращения продолжительности критического пути.

Оптимизация по накапливаемым ресурсам

Математическое решение задачи определения минимального размера запасов накапливаемых ресурсов довольно сложно. Поэтому нередко прибегают к графическим методам, позволяющим относительно просто найти решение, близкое к оптимальному. Оно осуществляется в такой последовательности:

- строится сетевой график, календаризированный по раним окончаниям работ (рис. 12,а);

-строится дифференциальный календарный график потребности ресурса (рис. 12 б);

-строится интегральный график потребности ресурса (рис.12,в). Дальнейшее решение задачи зависит от возможностей поставки

ресурса. Рассмотрим некоторые из часто встречающихся случаев:

1.Поставка ресурса может быть обеспечена непрерывно с любой нужной нам интенсивностью. Задача практически решена, следует лишь установить размер страхового запаса (в днях работы), который будет использован при завершении работ. График поставки ресурса изображен на рис. 12,в-Б. Страховой запас принят равным двум дням работы.

2.Возможная интенсивность непрерывной поставки ресурса ограничена (25 единиц в день). Тогда для удовлетворения потребности в нем необходимо создание запаса к началу работ в 200 единиц, а при наличии двухдневного страхового запаса (к 10 и к 18 дню) - 270 единиц. На эту величину должна быть рассчитана емкость складов, а поставка начаться за 11 дней до начала работы 1-4 (рис. 12в-В).

3.Емкость складов при ограниченной поставке ресурса (25 единиц) может быть уменьшена, если оптимизировать график выполнения работы 1-2 на 1 день, работы 2-6 на 4 дня и работы 3-8 на 7 дней в пределах свободного резерва времени. Дифференциальный график потребности в ресурсе для этого случая изображен на рис. 12,б-Б, а интегральный график на рис.12,г-А. При интенсивности поставки ресурса 25 единиц в день для обеспечения потребности в нем необходимо создание к началу работ запаса в 85 единиц.

Ас учетом двухдневного страхового запаса к 20 дню -145 единиц. Величина складов может быть уменьшена на 125 единиц, а поставки начаты лишь на 6 дней раньше начала работы 1-4 (рис.12,г-Б).

4.Поставка ресурса производится одинаковыми по размеру партиями в 125 единиц через каждые 5 дней. К началу работ на складах необходимо иметь 250 единиц ресурса. Максимальная же емкость складов должна быть

280 единиц (рис.12,г-В). Минимальный страховой запас - 55 единиц образуется на 17-й день, что примерно равно двум дням работы. Поставка партиями всегда приводит к

увеличению запасов ресурсов на складах.

Для облегчения построения интегральных графиков удобно производить численный подсчет нарастания потребности в ресурсе и в поставке его по дням, как это сделано под рис.12,б.

Оптимизация по ненакапливаемым ресурсам

К ненакапливаемым ресурсам относят обычно материалы и полуфабрикаты с ограниченным сроком хранения (например, бетонная смесь, цементный раствор и др.), механизмы, рабочая сила. При использовании таких ресурсов ограничением является имеющееся на данном производстве количество их. Критерий оптимальности - возможно более равномерное использование ресурса и минимальная задержка срока выполнения работ.

Графическое решение задачи представлено на рис. 13. В правой части его изображен первичный сетевой график, на котором первой цифрой под стрелкой показана продолжительность работ в днях, а второй в скобках - потребность в рабочей силе в день. График изображает работу комплексной бригады, выполняемую с помощью механизированного инструмента, рабочие владеют смежными специальностями и могут быть использованы на разных работах.

Задача решается в такой последовательности:

1)строится линейный календарный график с нанесенными на нем полными и свободными резервами времени;

2)по нему строится дифференциальный график потребности в рабочей силе, который первоначально в рассматриваемом примере имеет большие пики (до 60 человек) и провалы (до 15 человек) в использовании рабочей силы, что не может быть допущено;

3) производится изменение сроков выполнения отдельных работ, не лежащих на критическом пути, в пределах свободных резервов времени ( работа 2-3 передвинута в пределах полного резерва времени).

Полученный в результате оптимизации новый дифференциальный график потребности в рабочей силе по сравнению с первоначальным имеет более плавный вид без резких кратковременных пиков. Наибольшая потребность в рабочих 40 человек. Дальнейшая оптимизация (выравнивание) графика, изображенного на рис.13, невозможна без увеличения продолжительности критического пути и без изменения технологической последовательности и продолжительности работ первичного сетевого графика.

При существенном ограничении не накапливаемых ресурсов сроки выполнения работ часто приходится перемещать за пределы полного резерва времени и, следовательно, увеличивать продолжительность критического пути.

Выводы по разделу 1

Сетевые графики - модель процесса осуществления какой-либо программы. Они позволяют:

-наиболее точно и обоснованно установить технологические и организационные взаимозависимости работ, необходимые для осуществления программы, продолжительности выполнения этих работ и всей программы;

-выявить и отразить с нужной степенью детализации отдельные работы программы;

-производить разносторонний анализ различных вариантов программы, определять влияние отдельных факторов на выполнение ее, вносить обоснованные изменения в использование ресурсов, в улучшение программы;